Kā izveidot Arduino svarus: 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Restartēšanas projektā Londonā mēs rīkojam remonta pasākumus, kuros sabiedrības locekļi tiek aicināti ņemt līdzi visu veidu elektriskos un elektroniskos priekšmetus remontam, lai pasargātu tos no izgāztuvēm. Pirms dažiem mēnešiem (kādā pasākumā, kurā es faktiski nepiedalījos), kāds atveda virtuves svarus, kurus neviens nebija varējis labot.

Nekad neredzot nevienu digitālo svaru un nezinot, kā tās darbojas, es uztvēru to kā izaicinājumu to izpētīt, veidojot divas savas versijas.

Ja vēlaties izveidot savas svarus vai iekļaut svēršanas funkciju plašākā projektā, varat izmantot šo pamācību par pamatu neatkarīgi no jūsu prasībām, sākot no gramu svara līdz daudziem kilogramiem.

Tāpēc es koncentrēšos uz elektroniku, programmatūru un pamatprincipiem. Tas, kā jūs realizējat savu projektu, ir pilnībā atkarīgs no jums.

Es arī parādīšu, kā tos kalibrēt, pat ja jums nav standarta svaru.

Veicot savu pētījumu un apstiprinot to, izveidojot savus svarus, es uzrakstīju svēršanas principus, tostarp visu, ko es varētu secināt par kļūdu meklēšanu, Restart Project Wiki. Ej un paskaties!

1. darbība. Slodzes elementu izvēle

Visas digitālās svari ir veidoti ap 4 terminālu slodzes mērītāju vai četriem 3 termināļu slodzes mērītājiem. Kuru iegūt, ir atkarīgs no tā, kādus svarus vēlaties izgatavot. Tie visi ir elektriski saderīgi un diezgan lēti, lai vēlāk varētu pārdomāt vai eksperimentēt ar vairākiem veidiem.

Virtuves vai pasta svariem ar maksimālo slodzi diapazonā no 100 g līdz 10 kg, jūs varat iegūt 4 terminālu slodzes mērierīces, kas sastāv no alumīnija stieņa. Tas ir uzstādīts horizontāli, atbalstīts vienā galā un atbalsta svēršanas platformu otrā. Tam ir pievienoti 4 deformācijas mērītāji. Es pilnībā izskaidroju, kā tas darbojas manā wiki rakstā, tāpēc es to šeit neatkārtošu.

Tie ir mazāk piemēroti lielākām slodzēm, piemēram, vannas istabas svariem, kur cilvēka pilnu svaru, kas nav obligāti centrēts uz platformas, labāk atbalsta 4 slodzes elementi, kas atbalsta platformas 4 stūrus.

Tieši šeit ir piemērotas četras 3 termināla slodzes šūnas. Tie, kuru svars ir 50 kg, ir plaši pieejami un kopā sver līdz 200 kg.

Citi ar vēl augstākiem vērtējumiem ir paredzēti, lai apturētu mērāmo svaru pēc bagāžas svariem

2. darbība. Kas vēl ir nepieciešams

Papildus slodzes elementam vai slodzes elementiem jums būs nepieciešams:

• Arduino. Jūs varat izmantot praktiski jebkuru veidu, kas jums patīk, bet es izmantoju Nano, jo tajā ir iebūvēts USB interfeiss un tas joprojām maksā tikai dažas mārciņas.
• HX711 modulis. Tas var būt komplektā ar jūsu slodzes elementu, bet ir pieejams ļoti lēti kā atsevišķs vienums no daudziem avotiem.
• Prototipēšanai 400 punktu maizes dēlis, džemperu vadi, tapas un kontaktligzdas.

Jums būs nepieciešams arī koks, plastmasa, skrūves, līme vai viss, kas jums nepieciešams jūsu konkrētajai projekta versijai.

3. solis: detaļu sagatavošana

Lai izmantotu HX711 moduli uz maizes dēļa, pielieciet 4 platu pinstrip pie HX711 saskarnes tapām (GND, DT, SCK, VCC).

Lai ērti pieslēgtu un atvienotu slodzes elementu (īpaši, ja eksperimentējat ar vairāk nekā vienu veidu), pie analogām tapām pielodējiet 6 platu kontaktligzdas sloksni. (Jums ir vajadzīgas tikai E+, E-, A- un A+ tapas, bet es tomēr uzstādīju 6 platumu sloksni, ja vēlos eksperimentēt ar pārējām divām.)

Ja izmantojat 4 vadu slodzes elementu, jums būs jāpielodē 4 vadi no slodzes šūnas līdz 4 platām tapas sloksnēm. Pirmās divas tapas būs E+ un E- un pārējās divas A- un A+. Es pielīmēju lodēšanas savienojumus ar PVC lenti, lai tos aizsargātu. Zīme vienā galā un atbilstoša atzīme uz tapas kontaktligzdas nozīmē, ka es zinu, kādā virzienā to savienot, lai gan, manuprāt, tam nav nozīmes.

Dažādas slodzes šūnas krāso vadus atšķirīgi, taču ir viegli pateikt, kurš ir kurš. Izmantojot testa mērītāju pretestības diapazonā, izmēriet pretestību starp katru vadu pāri. Ir 6 iespējamie 4 vadu pāri, bet jūs iegūsit tikai 2 dažādus rādījumus. Būs 2 pāri, kas nolasīs par 33% vairāk nekā pārējie 4, teiksim, 1000Ω, nevis 750Ω. Viens no šiem pāriem ir E+ un E-, bet otrs ir A+ un A- (bet nav svarīgi, kurš).

Kad viss ir kārtībā, ja skala uzrāda negatīvu svaru, kad uzliekat kaut ko uz tā, nomainiet E+ un E-. (Vai arī A+ un A-, ja tas ir vieglāk. Bet ne abi!)

4. darbība. Kā izmantot 3 vadu slodzes elementus

Ja izmantojat četrus 3 vadu slodzes elementus, tie būs jāsavieno kopā ar sloksnes plāksni un jāizņem E+, E-, A+ un A- savienojumi no kombinācijas.

Tā kā jūsu vadu krāsas var atšķirties no manējām, nosauksim katras slodzes šūnas 3 vadu krāsas A, B un C.

Izmantojot testa mērītāju pretestības diapazonā, izmēriet pretestību starp katru vadu pāri. Ir iespējami 3 pāri, bet jūs mērīsit tikai 2 dažādus rādījumus. Identificējiet pāri, kas divreiz lasa kādu no pārējiem diviem. Nosauciet šo pāri par A un C. Jūs atstājāt pāri B. (pretestība starp B un A vai C ir puse pretestības starp A un C.)

Vienkārši sakot, četras slodzes šūnas ir jāpievieno kvadrātā, katra A vads ir savienots ar kaimiņa A vadu un C vads ar kaimiņa C vadu otrā pusē. Divu slodzes šūnu B vadi kvadrāta pretējās pusēs ir E+ un E-, bet otra pāra B vadi ir A+ un A-

5. darbība: maizes dēļa savienošana ar vadu

Maizes dēļa savienošana ir ļoti vienkārša, nepieciešami tikai 4 džemperi. Fritzing bibliotēka man piedāvāja tikai nedaudz atšķirīgu HX711 moduļa versiju no manējās, bet vadi ir vienādi. Jūs varat sekot diagrammai vai, ja izmantojat citu Arduino, pievienojiet to, kā parādīts tabulā:

Arduino tapa HX711 tapa 3V3 VCC GND GND A0 SCK A1 DT

6. darbība. Slodzes elementu montāža

Alumīnija stieņa tipa slodzes elementam katrā galā ir divi caurumi ar vītni. Jūs varat izmantot vienu pāri, lai to uzstādītu uz piemērotas pamatnes ar starpliku. Otru pāri jūs varat izmantot tādā pašā veidā, lai atkal uzstādītu svēršanas platformu ar starpliku. Tikai eksperimentāliem nolūkiem jūs varat izmantot jebkurus koka lūžņu vai plastmasas gabalus, kas jums ir jānodod, bet pulētam galaproduktam jūs vēlēsities rūpēties vairāk.

Vienkāršākais veids, kā uzstādīt četrus 3 vadu slodzes elementus, ir starp diviem skaidu plākšņu gabaliem. Es izmantoju maršrutētāju, lai pamatnē izdarītu 4 seklus ievilkumus, lai pozitīvi atrastu četras šūnas. Manā gadījumā ievilkumiem vajadzēja nedaudz dziļāku centrālo urbumu, lai divas kniedes apakšā neatbalstītos uz pamatnes.

Es izmantoju karsta kausējuma līmes pistoli, lai noturētu slodzes šūnas uz pamatnes un arī piestiprinātu sloksnes plāksni pie pamatnes vidū. Pēc tam es stingri piespiedu svēršanas platformu uz leju, lai pūtītes uz slodzes šūnu augšdaļas padarītu vieglus ievilkumus. Es tos padziļināju ar maršrutētāju un pārbaudīju, vai tie joprojām labi sakrīt ar slodzes šūnām. Pēc tam uz katra ievilkuma un ap to uzliku karsta kausējuma līmi un pirms līmes sacietēšanas ātri nospiedu svēršanas platformu uz slodzes šūnām.

7. solis: Arduino programmēšana

Es pieņemu, ka datorā esat instalējis Arduino IDE un zināt, kā to izmantot. Ja nē, apskatiet vienu no daudzajām Arduino apmācībām - tas šeit nav mans mērķis.

IDE nolaižamajās izvēlnēs atlasiet Skice - Iekļaut bibliotēku - Pārvaldīt bibliotēkas …

Meklēšanas lodziņā ierakstiet hx711. Tam vajadzētu atrast HX711-master. Noklikšķiniet uz Instalēt.

Lejupielādējiet pievienotā faila HX711.ino skices piemēru. Nolaižamajā izvēlnē IDE fails atveriet tikko lejupielādēto failu. IDE teiks, ka tam jābūt mapē - ļaujiet to ievietot vienā.

Apkopojiet un augšupielādējiet skici, pēc tam IDE noklikšķiniet uz seriālā monitora.

Zemāk ir daži izvades piemēri. Inicializācijas fāzē tiek parādīti vidēji 20 neapstrādāti HX711 rādījumi, pēc tam tiek iestatīta tara (t.i., nulles punkts). Pēc tam tas dod vienu neapstrādātu rādījumu, vidēji 20 un vidēji par 5 mazākiem taras rādītājiem. Visbeidzot, vidēji par 5 mīnus tara un dalīts ar skalas koeficientu, lai iegūtu kalibrētu rādījumu gramos.

Katram nolasījumam tas dod kalibrēto vidējo vērtību 20 un standarta novirzi. Standarta novirze ir vērtību dusmas, kuru robežās paredzams 68% no visiem mērījumiem. 95% būs divreiz šajā diapazonā un 99,7% - trīs reizes diapazonā. Tāpēc tas ir noderīgi kā rezultāta nejaušo kļūdu diapazona mērs.

Šajā piemērā pēc pirmā lasījuma es uz platformas ievietoju jaunu mārciņu, kuras svars būtu 8,75 g.

HX711 DemoSkalas inicializācija Raw ave (20): 1400260 Pēc skalas iestatīšanas: Raw: 1400215 Raw ave (20): 1400230 Raw ave (5) - tara: 27.00 Calibrated ave (5): 0.0 Nolasījumi: Mean, Std Dev of 20 rādījumi: -0,001 0,027 Laiks, kas iegūts: 1,850 sek. Vidējais, 20 rādījumu standarta dev: 5,794 7,862 Laiks: 1,848 sekundes vidējais, 20 rādījumu standarta dev: 8,766 0,022 Laiks: 1,848 sekundes vidējais, 20 rādījumu standarta dev: 8,751 0.034 Laiks: 1.849 sekundes vidējais, 20 rādījumu standarta dev: 8.746 0.026 Laiks: 1.848 sekundes

8. solis: kalibrēšana

Arduino skice iepriekšējā solī satur divas kalibrēšanas vērtības (vai mēroga koeficientus), kas attiecas uz manu 1 kg un manu četru 50 kg 3 vadu slodzes elementu komplektu. Tie ir norādīti 19. un 20. rindā. Jums būs jāveic sava kalibrēšana, sākot ar jebkuru patvaļīgu kalibrēšanas vērtību, piemēram, 1 (21. rindā).

Man nebija standarta svaru, tāpēc 1 kg slodzes elementam es izmantoju jaunu 1 mārciņas monētu, kas sver 8,75 g. Ideālā gadījumā jums vajadzētu izmantot kaut ko tādu, kas sver vismaz desmito daļu no skalas maksimālās vērtības.

Atrodiet kaut ko - gandrīz visu - ar piemērotu svaru. Nogādājiet to vietējā pasta nodaļā, izlikieties, ka jums tas ir jāpublicē, un novietojiet to uz svariem un rūpīgi atzīmējiet svaru. Vai arī jūs varētu nogādāt to tirgotājam, piemēram, draudzīgam vietējam zaļajam tirgotājam. Jebkuram cienījamam tirgotājam ir regulāri jākalibrē svari, lai tie atbilstu tirdzniecības standartiem.

Tagad jums ir zināms svars. Novietojiet to uz svariem un atzīmējiet rādījumu. Reiziniet savu pašreizējo mēroga koeficientu ar iegūto rādījumu un daliet rezultātu ar to, kādam vajadzēja būt rādījumam gramos, kilogramos, mārciņās, mikroelefantos vai citās izvēlētajās vienībās. Rezultāts ir jūsu jaunais mēroga faktors. Vēlreiz izmēģiniet savu svaru un, ja nepieciešams, atkārtojiet procesu.